JP2022064585A - 蓄電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積層された蓄電セル同士の良好な電気的接触を確保できる蓄電装置を提供する。【解決手段】蓄電装置１は、複数の蓄電セル２が積層方向に積層された装置であって、蓄電セル２は、矩形状の第１集電体２０と、矩形状の第２集電体２１と、積層方向において第１集電体２０と第２集電体２１との間に形成され、第１集電体２０及び第２集電体２１に接合された第１スペーサ１５と、を備え、第２集電体２１の周縁は、第１集電体２０の周縁よりも外側に突出した延長部２１ｅを含み、隣り合う蓄電セル２同士は、一方の蓄電セル２と他方の蓄電セル２との間に配置された第２スペーサ１６によって互いに接合され、一方の蓄電セル２の第１スペーサ１５は、積層方向において、他方の蓄電セル２の延長部２１ｅに対向する対向領域１５ｃ１を含み、第２スペーサ１６は、延長部２１ｅと対向領域１５ｃ１との間に配置されている。【選択図】図１

Description

本開示は、蓄電装置に関する。

特許文献１には、バイポーラ型二次電池が開示されている。この二次電池は、積層された複数の蓄電セルを含んで構成されている。それぞれの蓄電セルは、正極、負極、及びこれらの間に介在するセパレータを有している。複数の蓄電セル同士は、例えば、導電性樹脂材料を有する粘着性樹脂によって互いに接着されている。

特開２０１７－７３３７４号公報

複数の蓄電セル同士を積層させて蓄電装置を構成する場合、外部からの振動、衝撃等により蓄電セル同士が積層方向と交差する平面方向にずれることが考えられる。この場合、積層方向に隣り合う蓄電セル同士のそれぞれの活物質同士の対向面積が小さくなり、蓄電装置の電気特性が低下することがある。そこで、積層方向に隣り合う蓄電セル同士を導電性接着剤等によって接合することが考えられる。しかしながら、導電性接着剤を用いた場合には、蓄電セル同士が直接接触している状態に比べて電気抵抗が高くなり、蓄電セル同士の良好な電気的接触が確保されない虞がある。

本開示は、積層された蓄電セル同士の良好な電気的接触を確保できる蓄電装置を提供する。

本開示の一側面に係る蓄電装置は、複数の蓄電セルが積層方向に積層された装置である。蓄電セルは、矩形状の第１集電体、及び、第１集電体の一方面に設けられた第１活物質層、を有する第１電極と、矩形状の第２集電体、及び、第２集電体の一方面に設けられた第２活物質層、を有し、第２活物質層が積層方向において第１活物質層と対向するように配置された第２電極と、第１電極と第２電極との間に配置されたセパレータと、蓄電セルの積層方向から見て第１活物質層及び第２活物質層を囲む矩形枠状をなす第１スペーサであって、積層方向において第１集電体と第２集電体との間に形成され、第１集電体及び第２集電体に接合された第１スペーサと、を備える。積層方向から見て、第２集電体の周縁を形成する４辺のうちの少なくとも一対の互いに対向する２辺は、第１集電体の周縁よりも外側に突出した延長部を含む。複数の蓄電セルは、隣り合う一方の蓄電セルの第１集電体と他方の蓄電セルの第２集電体とが互いに接触した状態で、一方の蓄電セルと他方の蓄電セルとの間に配置された第２スペーサによって互いに接合されている。一方の蓄電セルの第１スペーサは、積層方向において、他方の蓄電セルの延長部に対向する対向領域を含む。第２スペーサは、積層方向において一方の蓄電セルの対向領域と他方の蓄電セルの延長部との間、且つ、積層方向から見て第１集電体の外側、に配置されている。

上記蓄電装置では、第２集電体が延長部を有しており、第１スペーサが延長部に対向する対向領域を有している。複数の蓄電セルが積層された状態では、積層方向から見て第１集電体の周縁の外側において、隣り合う一方の蓄電セルの延長部と他方の蓄電セルの対向領域との間に配置された第２スペーサによって蓄電セル同士が接合される。積層方向から見て、第２集電体の周縁の少なくとも互いに対向する２辺に延長部が設けられているため、複数の蓄電セル同士が接合された状態において、蓄電セル同士のずれを効果的に抑制できる。また、第２スペーサは、第１集電体の周縁の外側において蓄電セル同士を接合しているため、第１集電体の全面が第２集電体に接触し得る。したがって、積層された蓄電セル同士の良好な電気的接触を確保できる。

積層方向における第１スペーサと第２スペーサとの合計の厚さは、第１活物質層と第２活物質層とセパレータと第１集電体との合計の厚さに等しくてよい。この構成では、第１スペーサの内周近傍において、第１集電体及び第２集電体が折れ曲がることが抑制される。すなわち、第１集電体及び第２集電体の損傷が抑制される。

第２スペーサは、可撓性を有する樹脂によって形成されていてよい。この構成では、第２スペーサが第１活物質層及び第２活物質層の膨張、収縮等の変形を吸収し得る。

第２集電体は、積層方向から見て周縁の全周に延長部を有し、第２スペーサは、積層方向から見て第１集電体を囲むように枠状をなしていてよい。この構成では、積層方向に隣接する一方の蓄電セルの第１集電体と他方の蓄電セル第２集電体との間が第２スペーサによって密閉される。

セパレータの周縁は、第２集電体に接合されていてよい。この構成では、蓄電セル内でセパレータがずれることによる短絡が抑制される。

第２スペーサは、湿気硬化型の接着剤によって形成されていてよい。この構成では、第２スペーサを硬化させるための別の工程を必要としない。

積層方向から見て、第１集電体と第２スペーサとは互いに離間していてよい。この構成では、第１活物質層及び第２活物質層の膨張、収縮等の変形に伴う第１集電体の変形、撓み等が吸収され得る。

本開示によれば、積層された蓄電セル同士の良好な電気的接触を確保できる蓄電装置が提供され得る。

一例の蓄電装置を示す概略的な断面図である。 一例の蓄電セルを積層方向から見た概略的な平面図である。 蓄電装置の製造工程の一例を概略的に示す図である。 他の例の蓄電セルを積層方向から見た概略的な平面図である。

以下、添付図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号が用いられ、重複する説明は省略される。

図１は、一実施形態の蓄電装置を示す概略的な断面図である。図２は、一例の蓄電セルを積層方向から見た平面図である。図１に示す蓄電装置１は、例えば、フォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の各種車両のバッテリに用いられる蓄電モジュールである。蓄電装置１は、例えばニッケル水素二次電池又はリチウムイオン二次電池等の二次電池である。蓄電装置１は、電気二重層キャパシタであってもよいし、全固体電池であってもよい。本実施形態では、蓄電装置１がリチウムイオン二次電池である場合を例示する。

蓄電装置１は、複数の蓄電セル２が積層方向にスタック（積層）されたセルスタック５（積層体）を含んで構成されている。以下では、複数の蓄電セル２の積層方向を単に積層方向と言う。積層方向から見て、蓄電装置１は、例えば、辺が５０ｃｍ以上の矩形形状を有する。各蓄電セル２は、図１に示すように、正極（第１電極）１１と、負極（第２電極）１２と、セパレータ１３と、スペーサ１４とを備える。正極１１は、第１集電体２０と、第１集電体２０の一方面２０ａに設けられた正極活物質層（第１活物質層）２２とを備える。正極１１は、例えば積層方向から見て矩形状の電極である。負極１２は、第２集電体２１と、第２集電体２１の一方面２１ａに設けられた負極活物質層（第２活物質層）２３とを備える。負極１２は、例えば積層方向から見て矩形状の電極である。負極１２は、負極活物質層２３が正極活物質層２２と積層方向において互いに対向するように配置されている。つまり、正極１１及び負極１２の対向する方向は積層方向と一致している。本実施形態では、正極活物質層２２及び負極活物質層２３は、いずれも矩形状に形成されている。負極活物質層２３は、正極活物質層２２よりも一回り大きく形成されており、積層方向から見て、正極活物質層２２の形成領域の全体が負極活物質層２３の形成領域内に位置している。

第１集電体２０は、一方面２０ａとは反対側の面である他方面２０ｂを有する。他方面２０ｂには、正極活物質層２２が形成されていない。蓄電セル２ごとに見た場合、第１集電体２０の一方面２０ａは蓄電セル２の内側を向く面であり、他方面２０ｂは蓄電セル２の外側に向く面である。第２集電体２１は、一方面２１ａとは反対側の面である他方面２１ｂを有する。他方面２１ｂには、負極活物質層２３が形成されていない。蓄電セル２ごとに見た場合、第２集電体２１の一方面２１ａは蓄電セル２の内側を向く面であり、他方面２１ｂは蓄電セル２の外側に向く面である。第１集電体２０の他方面２０ｂと第２集電体２１の他方面２１ｂとが互いに接するように、蓄電セル２がスタックされることによって、セルスタック５が構成される。これにより、複数の蓄電セル２が電気的に直列に接続される。セルスタック５では、積層方向に隣り合う蓄電セル２，２により、互いに接する第１集電体２０及び第２集電体２１を電極体とする疑似的なバイポーラ電極１０が形成される。すなわち、１つのバイポーラ電極１０は、第１集電体２０、第２集電体２１、正極活物質層２２及び負極活物質層２３を含む。積層方向の一端には、終端電極として第１集電体２０が配置される。積層方向の他端には、終端電極として第２集電体２１が配置される。

積層方向から見て、第２集電体２１の周縁２１ｃを形成する４辺のうちの少なくとも一対の互いに対向する２辺は、第１集電体２０の周縁２０ｃよりも外側に突出した延長部２１ｅを含む。第２集電体２１の面積は、第１集電体２０の面積よりも大きくなっていてよい。図示例では、第２集電体２１は、第１集電体２０よりも一回り大きく形成されている。この場合、第２集電体２１は、積層方向から見て周縁２１ｃの全周に延長部２１ｅを有しており、延長部２１ｅは、矩形枠状を呈している。

第１集電体２０及び第２集電体２１のそれぞれ（以下、単に「集電体」ともいう）は、リチウムイオン二次電池の放電又は充電の間、正極活物質層２２及び負極活物質層２３に電流を流し続けるための化学的に不活性な電気伝導体である。集電体を構成する材料としては、例えば、金属材料、導電性樹脂材料、導電性無機材料等を用いることができる。導電性樹脂材料としては、例えば、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料に必要に応じて導電性フィラーが添加された樹脂等が挙げられる。集電体は、前述した金属材料又は導電性樹脂材料を含む１以上の層を含む複数層を備えてもよい。集電体の表面は、公知の保護層により被覆されてもよい。集電体の表面に、メッキ処理又はスプレーコート等の公知の方法により被覆層を形成してもよい。例えば、集電体の表面（例えば一方面２０ａ及び一方面２１ａ）に炭素膜が設けられてもよい。

集電体は、例えば、板状、箔状、シート状、フィルム状、メッシュ状等の形態に形成されていてもよい。集電体を金属箔とする場合、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、チタン箔又はステンレス鋼箔等を用いることができる。集電体としてステンレス鋼箔（例えばＪＩＳＧ ４３０５：２０１５にて規定されるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４等）を用いた場合、集電体の機械的強度を確保することができる。集電体は、上記金属の合金箔又はクラッド箔であってもよい。本実施形態において、第１集電体２０はアルミニウム箔であり、第２集電体２１は銅箔である。箔状の集電体を用いる場合、その厚さは、例えば、１μｍ～１００μｍとしてよい。第１集電体２０の厚さと第２集電体２１の厚さとは同じであってもよいし、異なっていてもよい。一例において、第１集電体２０の厚さは、第２集電体２１の厚さよりも大きく形成されている。例えば、集電体の厚さの比率、すなわち、第１集電体の厚さ／第２集電体の厚さは、１以上２以下であってよい。

正極活物質層２２は、リチウムイオン等の電荷担体を吸蔵及び放出し得る正極活物質を含む。正極活物質としては、層状岩塩構造を有するリチウム複合金属酸化物、スピネル構造の金属酸化物、ポリアニオン系化合物など、リチウムイオン二次電池の正極活物質として使用可能なものを採用すればよい。また、２種以上の正極活物質を併用してもよい。本実施形態において、正極活物質層２２はポリアニオン系化合物としてのオリビン型リン酸鉄リチウム（ＬｉＦｅＰＯ_４）を含む。

負極活物質層２３は、リチウムイオンなどの電荷担体を吸蔵及び放出可能である単体、合金又は化合物であれば特に限定はなく使用可能である。例えば、負極活物質としてＬｉや、炭素、金属化合物、リチウムと合金化可能な元素もしくはその化合物等が挙げられる。炭素としては天然黒鉛、人造黒鉛、あるいはハードカーボン（難黒鉛化性炭素）やソフトカーボン（易黒鉛化性炭素）を挙げることができる。人造黒鉛としては、高配向性グラファイト、メソカーボンマイクロビーズ等が挙げられる。リチウムと合金化可能な元素の例としては、シリコン（ケイ素）及びスズが挙げられる。本実施形態において、負極活物質層２３は炭素としての黒鉛を含む。

正極活物質層２２及び負極活物質層２３のそれぞれ（以下、単に「活物質層」ともいう）は、必要に応じて電気伝導性を高めるための導電助剤、結着剤、電解質（ポリマーマトリクス、イオン伝導性ポリマー、電解液等）、イオン伝導性を高めるための電解質支持塩（リチウム塩）等をさらに含み得る。活物質層に含まれる成分又は当該成分の配合比及び活物質層の厚さは特に限定されず、リチウムイオン二次電池についての従来公知の知見が適宜参照され得る。活物質層の厚さは、例えば２～１５０μｍである。集電体の表面に活物質層を形成させるには、ロールコート法等の従来から公知の方法を用いてもよい。正極１１又は負極１２の熱安定性を向上させるために、集電体の表面（片面又は両面）又は活物質層の表面に耐熱層を設けてもよい。耐熱層は、例えば、無機粒子と結着剤とを含み、その他に増粘剤等の添加剤を含んでもよい。

導電助剤は、正極１１又は負極１２の導電性を高めるために添加される。導電助剤は、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、グラファイト等である。

結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ素ゴム等の含フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド等のイミド系樹脂、アルコキシシリル基含有樹脂、ポリ（メタ）アクリル酸等のアクリル系樹脂、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム等のアルギン酸塩、水溶性セルロースエステル架橋体、デンプン－アクリル酸グラフト重合体を例示することができる。これらの結着剤は、単独で又は複数で用いられ得る。溶媒には、例えば、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）等が用いられる。

セパレータ１３は、正極１１と負極１２とを隔離し、両極の接触による短絡を防止しつつ、リチウムイオン等の電荷担体を通過させる。セパレータ１３は、正極１１と負極１２との間に配置されている。セパレータ１３は、蓄電セル２をスタックした際に隣り合うバイポーラ電極１０，１０間の短絡を防止する。

一例のセパレータ１３は、基材層１３ａと、基材層１３ａの第１面１３ａａに設けられた第１接着層１３ｂと、基材層１３ａの第２面１３ａｂに設けられた第２接着層１３ｃとを有する。セパレータ１３は、正極活物質層２２及び負極活物質層２３に積層方向に対向している中央部と、正極活物質層２２及び負極活物質層２３に積層方向に対向していない周縁１３ｅとを有する。第１接着層１３ｂ及び第２接着層１３ｃは、少なくともセパレータ１３の周縁１３ｅに設けられる。

本実施形態では第１接着層１３ｂは、セパレータ１３の中央部にも設けられる。つまり、第１接着層１３ｂは、基材層１３ａの第１面１３ａａの全面に設けられている。第１接着層１３ｂは、正極活物質層２２に接着される。第１接着層１３ｂは、正極１１と基材層１３ａとの間の位置ずれを防止する。

本実施形態では第２接着層１３ｃは、セパレータ１３の中央部にも設けられる。つまり、第２接着層１３ｃは、基材層１３ａの第２面１３ａｂの全面に設けられている。第２接着層１３ｃは、負極活物質層２３に接着される。第２接着層１３ｃは、負極１２と基材層１３ａとの間の位置ずれを防止する。

基材層１３ａは、例えば、電解質を吸収保持するポリマーを含む多孔性シート又は不織布であってもよい。基材層１３ａを構成する材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）からなる多孔質フィルムが用いられる。基材層１３ａを構成する材料は、ポリプロピレン或いはメチルセルロース等からなる織布又は不織布等であってもよい。基材層１３ａは、単層構造又は多層構造を有してもよい。多層構造は、例えば、接着層、耐熱層としてのセラミック層等を有してもよい。基材層１３ａには、電解質が含浸されてもよい。基材層１３ａ自体を高分子固体電解質又は無機固体型電解質等の電解質で構成してもよい。

基材層１３ａに含浸される電解質としては、例えば、非水溶媒と非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む液体電解質（電解液）、又はポリマーマトリックス中に保持された電解質を含む高分子ゲル電解質などが挙げられる。

基材層１３ａに電解液が含浸される場合、その電解質塩として、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ（ＦＳＯ_２）_２、ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２等の公知のリチウム塩を使用できる。また、非水溶媒として、環状カーボネート類、環状エステル類、鎖状カーボネート類、鎖状エステル類、エーテル類等の公知の溶媒を使用できる。なお、これら公知の溶媒材料を二種以上組合せて用いてもよい。

スペーサ１４は、少なくとも、第１集電体２０と第２集電体２１との間に形成され、第１集電体２０及び第２集電体２１に接合又は固定される。また、スペーサ１４は、積層方向から見て第１集電体２０の外側において、正極１１側に隣接する別の蓄電セル２の第２集電体２１に接合又は固定されている。スペーサ１４は、絶縁材料を含み、第１集電体２０と第２集電体２１との間を絶縁することによって短絡を防止する。

スペーサ１４は、正極１１と負極１２との間の空間Ｓを封止する封止部としても機能する。スペーサ１４、正極１１及び負極１２によって囲まれた空間Ｓには、セパレータ１３の基材層１３ａに含浸される電解質（電解液）が収容されている。スペーサ１４は、正極１１と負極１２との間の空間Ｓを封止することで、電解質の透過を防止し得る。また、スペーサ１４は、正極１１と負極１２との間の空間Ｓを封止することで、蓄電装置１の外部から空間Ｓ内への水分の侵入を防止し得る。さらに、スペーサ１４は、例えば充放電反応等により正極１１又は負極１２から発生したガスが蓄電装置１の外部に漏れることを防止し得る。

一例のスペーサ１４は、第１スペーサ１５と第２スペーサ１６とによって構成されている。一例の第１スペーサ１５は、蓄電セル２の積層方向から見て正極活物質層２２及び負極活物質層２３を囲んでおり、積層方向において第１集電体２０と第２集電体２１との間に形成されている。第１スペーサ１５は、第１集電体２０及び第２集電体２１の周縁２０ｃ，２１ｃに沿って、全周にわたって連続的に設けられており、積層方向から見て矩形枠状を呈している。図示例において、第１スペーサ１５の外縁１５ａは、積層方向から見て、第２集電体２１の端縁２１ｄと一致している。そのため、第１スペーサ１５は、積層方向において、第２集電体２１の延長部２１ｅに対向する対向領域１５ｃ１を含んでいる。対向領域１５ｃ１は、積層方向から見たとき、第１集電体２０の端縁２０ｅよりも外側であって、第２集電体２１の端縁２１ｄよりも内側の矩形枠状の領域である。第１スペーサ１５の内縁１５ｂは、積層方向から見て、正極活物質層２２及び負極活物質層２３よりも外側であって、第１集電体２０の端縁２０ｅよりも内側に形成されている。すなわち、第１スペーサ１５の内縁１５ｂは、正極活物質層２２及び負極活物質層２３よりも大きく、且つ、第１集電体２０よりも小さい矩形状を呈している。

第１スペーサ１５は、第１集電体２０及び第２集電体２１に接合されている。例えば、第１スペーサ１５の一方面１５ｃは、平坦面であり、第１集電体２０の周縁２０ｃにおける一方面２０ａに接合されている。上述のとおり、第１集電体２０は、積層方向から見て第２集電体２１よりも小さく形成されているため、第１スペーサ１５の一方面１５ｃのうちの対向領域１５ｃ１よりも内周側が第１集電体２０の周縁２０ｃに接合されている。また、第１スペーサ１５の他方面１５ｄは、第２集電体２１の周縁２１ｃにおける一方面２１ａに接合されている。図示例では、セパレータ１３の周縁１３ｅにおける第２接着層１３ｃが第２集電体２１に接着されており、第１スペーサ１５の他方面１５ｄは、セパレータ１３の周縁１３ｅと第２集電体２１の周縁２１ｃとの両方に接合されている。すなわち、セパレータ１３の周縁１３ｅは、第２集電体２１の一方面２１ａと第１スペーサ１５との間に挟まれている。

第１スペーサ１５は、可撓性及び絶縁性を有する樹脂によって形成されたフィルムであってよい。第１スペーサ１５を構成する樹脂材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、変性ポリプロピレン（変性ＰＰ）、及びアクリロニトリルスチレン（ＡＳ）樹脂が挙げられる。なお、第１スペーサ１５は、矩形枠状の１枚のフィルムによって形成されていてもよいし、複数のフィルムが接合されて矩形枠状に形成されていてもよい。また、第１スペーサ１５は、複数のフィルムが積層されて形成されてもよいし、フィルムが折り畳まれて形成されてもよい。

第２スペーサ１６は、一の蓄電セル２の第１スペーサ１５と正極１１側に隣接する別の蓄電セル２の第２集電体２１とを接合する。一例において、第２スペーサ１６は、第１スペーサ１５の一方面１５ｃと正極１１側に隣接する別の蓄電セル２の第２集電体２１の他方面２１ｂとの間であって、積層方向から見て第１集電体２０よりも外側に配置されている。すなわち、第２スペーサ１６は、積層方向に隣り合う一方の蓄電セル２における第２集電体２１の延長部２１ｅと他方の蓄電セル２における第１スペーサ１５の対向領域１５ｃ１との間に配置されている。上述のとおり、延長部２１ｅと対向領域１５ｃ１とは、積層方向から見て、いずれも矩形枠状を呈している。そのため、一例の第２スペーサ１６は、積層方向から見て第１集電体２０を囲むように矩形枠状を呈している。また、積層方向から見て、第１集電体２０の周縁２０ｃと第２スペーサ１６とは互いに離間していてよい。

第２スペーサ１６は、可撓性及び絶縁性を有する、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂によって形成されている。一例の第２スペーサ１６は、接着剤によって形成されていてよい。例えば、接着剤は、空気中の水分と反応することで硬化を開始する湿気硬化型の接着剤であってよい。

積層方向における第１スペーサ１５の厚さは、正極活物質層２２と負極活物質層２３とセパレータ１３との合計の厚さに等しい。なお、第１スペーサ１５の厚さは、第１スペーサ１５における第１集電体２０との接合面から第２集電体２１との接合面までの積層方向における長さであってよい。また、第２スペーサ１６の積層方向における厚みは、例えば、第１集電体２０の積層方向における厚みと同じであってよい。第１スペーサ１５と第２スペーサ１６との合計の厚さ、すなわち、スペーサ１４の厚さは、正極活物質層２２と負極活物質層２３とセパレータ１３と第１集電体２０の合計の厚さに等しい。なお、厚さが等しいとは、厚さが同一の場合に限定されず、厚さが実質的に同一であればよい。

図３は、蓄電装置の製造工程の一例を概略的に示す図であり、蓄電セル同士が積層される様子を示している。図３に示すように、複数の蓄電セル２が積層される場合、一の蓄電セル２に対して他の蓄電セル２が積層され得る。第２スペーサ１６が接着剤である場合、一の蓄電セル２における第１スペーサ１５の対向領域１５ｃ１に接着剤が塗布されることで第２スペーサ１６が形成され得る。すなわち、第１スペーサ１５の一方面１５ｃ上であって、積層方向から見て、第１集電体２０の端縁２０ｅから第２集電体２１の端縁２１ｄまでの領域に第２スペーサ１６が形成される。続いて、第２スペーサ１６が形成された一の蓄電セル２の第１集電体２０側に、他の蓄電セル２が積層される。第２スペーサ１６が一の蓄電セル２の第１スペーサ１５と他の蓄電セル２の第２集電体２１とに接着されることで、積層方向に隣り合う蓄電セル２同士が接合される。なお、図３では、蓄電セル２同士が互いに接着される様子が示されているが、例えば、負極１２、セパレータ１３、第１スペーサ１５、正極１１の順番に積層が繰り返され、次の負極１２が積層される前に第２スペーサ１６が形成されてもよい。この場合、第１スペーサ１５と負極１２及びセパレータ１３とが接合される工程と、第１スペーサ１５と正極１１とが接合される工程とは、同時に行われてもよいし、別々に行われてもよい。

以上説明したように、一例に係る蓄電装置１は、複数の蓄電セル２が積層方向に積層された装置である。蓄電セル２は、矩形状の第１集電体２０、及び、第１集電体２０の一方面２０ａに設けられた正極活物質層２２、を有する正極１１と、矩形状の第２集電体２１、及び、第２集電体２１の一方面２１ａに設けられた負極活物質層２３、を有し、負極活物質層２３が積層方向において正極活物質層２２と対向するように配置された負極１２と、正極１１と負極１２との間に配置されたセパレータ１３と、蓄電セル２の積層方向から見て正極活物質層２２及び負極活物質層２３を囲む矩形枠状をなす第１スペーサ１５であって、積層方向において第１集電体２０と第２集電体２１との間に形成され、第１集電体２０及び第２集電体２１に接合された第１スペーサ１５と、を備える。積層方向から見て、第２集電体２１の周縁を形成する４辺のうちの少なくとも一対の互いに対向する２辺は、第１集電体２０の周縁よりも外側に突出した延長部２１ｅを含む。複数の蓄電セル２は、隣り合う一方の蓄電セル２の第１集電体２０と他方の蓄電セル２の第２集電体２１とが互いに接触した状態で、一方の蓄電セル２と他方の蓄電セル２との間に配置された第２スペーサ１６によって互いに接合されている。一方の蓄電セル２の第１スペーサ１５は、積層方向において他方の蓄電セル２の延長部２１ｅに対向する対向領域１５ｃ１を含む。第２スペーサ１６は、積層方向における一方の蓄電セル２の対向領域１５ｃ１と延長部２１ｅとの間であって、積層方向から見たときの第１集電体２０の外側に配置されている。

上記蓄電装置１では、第２集電体２１が延長部２１ｅを有しており、第１スペーサ１５が延長部２１ｅに対向する対向領域１５ｃ１を有している。複数の蓄電セル２が積層された状態では、積層方向から見て第１集電体２０の周縁２０ｃの外側において、隣り合う一方の蓄電セル２の延長部２１ｅと他方の蓄電セル２の対向領域１５ｃ１との間に配置された第２スペーサ１６によって蓄電セル２同士が接合される。積層方向から見て、第２集電体２１の周縁２１ｃの少なくとも互いに対向する２辺に延長部２１ｅが設けられているため、複数の蓄電セル２同士が接合された状態において、蓄電セル２同士のずれを効果的に抑制できる。また、第２スペーサ１６は、第１集電体２０の周縁２０ｃの外側において蓄電セル２同士を接合しているため、第１集電体２０の他方面２０ｂの全面が、隣接する蓄電セル２の第２集電体２１に接触し得る。したがって、積層された蓄電セル２同士の良好な電気的接触を確保できる。

例えば、第１スペーサ１５と第２スペーサ１６との合計の厚さが、正極活物質層２２と負極活物質層２３とセパレータ１３と第１集電体２０との合計の厚さと異なっている場合、又は、積層方向における第１スペーサ１５の厚さが、正極活物質層２２と負極活物質層２３とセパレータ１３との合計の厚さと異なっている場合、一つの蓄電セル２内での積層方向における第１集電体２０と第２集電体２１との間の距離が、積層方向から見た中央側と外縁側とで異なる大きさになる。この場合、第１集電体２０及び第２集電体２１の少なくとも一方では、積層方向から見た中央と外縁との間、例えば第１スペーサ１５における内縁１５ｂの近傍において、折れ曲がり、湾曲、撓み等が発生しやすくなる虞がある。一例の蓄電装置１では、積層方向における第１スペーサ１５と第２スペーサ１６との合計の厚さは、正極活物質層２２と負極活物質層２３とセパレータ１３と第１集電体２０との合計の厚さに等しくなっている。また、積層方向における第１スペーサ１５の厚さは、正極活物質層２２と負極活物質層２３とセパレータ１３との合計の厚さに等しくなっている。そのため、第１集電体２０及び第２集電体２１における折れ曲がり、湾曲、撓み等の発生が抑制される。

一例の第２スペーサ１６は、可撓性を有する樹脂によって形成されていてよい。この構成では、正極活物質層２２及び負極活物質層２３の膨張、収縮等の変形により第１集電体２０及び第２集電体２１が積層方向に引っ張られたとしても、可撓性を有する第２スペーサ１６が第１集電体２０及び第２集電体２１に追従して変形することによって、第１集電体２０及び第２集電体２１の折れ曲がり等が抑制され得る。

例えば、隣接する蓄電セル２間において、隣接する第１集電体２０と第２集電体２１との間に、外部からの水分、蓄電セル内から漏れ出た電解液等の液体が浸入した場合、液絡などの電池の不具合が起こる虞がある。一例の蓄電装置１では、第２集電体２１は、積層方向から見て周縁２１ｃの全周に延長部２１ｅを有し、第２スペーサ１６は、積層方向から見て第１集電体２０を囲むように枠状をなしている。この構成では、隣接する蓄電セル２間において、隣接する第１集電体２０と第２集電体２１との間が第２スペーサ１６によって密閉される。これにより、隣接する第１集電体２０と第２集電体２１との間に液体が浸入することが抑制される。

一例のセパレータ１３の周縁１３ｅは、第２集電体２１に接合されていてよい。この構成では、蓄電セル２内でセパレータ１３がずれることによる短絡が抑制される。

一例の第２スペーサ１６は、湿気硬化型の接着剤によって形成されていてよい。第２スペーサ１６が、湿気硬化型の接着剤によって形成される場合、第２スペーサ１６を硬化させるための新たな工程（例えば、紫外線照射などの工程）を必要とせず、例えば活性化工程のような後工程を利用して、第２スペーサ１６を硬化させることができる。

一例においては、積層方向から見て、第１集電体２０の延長部２１ｅと第２スペーサ１６とは互いに離間していてよい。この構成では、正極活物質層２２及び負極活物質層２３の膨張、収縮等の変形に伴う、第１集電体２０の変形、撓み等が吸収されやすい。

一例においては、積層方向から見て、第１集電体２０よりも第２集電体２１が大きく形成されている。この場合、第２集電体２１と第１スペーサ１５との接合面積が第１集電体２０と第１スペーサ１５との接合面積よりも大きくなる。上述の蓄電セル２では、第１スペーサ１５との接合面積が大きい第２集電体２１と第１スペーサ１５との間にセパレータ１３の周縁を挟持させている。

以上、本開示の一例の形態について詳細に説明されたが、本開示は上記形態に限定されない。

例えば、図４は、他の例の蓄電セルを積層方向から見た概略的な平面図である。図４に示す例では、第２スペーサ１６が、第１集電体２０の周縁２０ｃのうちの短辺に相当する周縁２０ｃのみに沿って形成されている。第２スペーサ１６は延長部２１ｅに対向して配置されているので、第２集電体２１の延長部２１ｅもまた、第２集電体２１の短辺に沿って形成されている。この場合、積層方向から見て、第１集電体２０及び第２集電体２１の短辺に沿った長さは互いに等しい。また、第２集電体２１の長辺に沿った長さは、第１集電体２０の長辺に沿った長さよりも、一対の延長部の分だけ長い。

図４の例では、延長部２１ｅが全周にわたって形成されている図１等の形態に比べて、第１集電体２０の短辺に沿った長さを大きくすることができる。この場合、第１集電体２０と第１スペーサ１５とをより強固に接合することができる。なお、同様に、延長部２１ｅは、平面視において矩形状を呈する第２集電体２１における長辺に相当する周縁２１ｃのみに形成されてもよい。

また、第１スペーサ１５の一方面１５ｃが平坦に形成されている例を説明したが、第１スペーサ１５の一方面１５ｃにおいて、対向領域１５ｃ１によって段差が形成されてもよい。例えば、第１集電体２０の厚さよりも第２スペーサ１６の厚さが大きくなるように、対向領域１５ｃ１が段状に形成されてもよい。また、対向領域１５ｃ１は、第１集電体２０の面内方向に対して傾斜して形成されてもよい。

また、第１スペーサ１５の外縁１５ａは、積層方向から見て、第２集電体２１の端縁２１ｄよりも外側に延出していてもよい。

また、セパレータ１３の周縁１３ｅは、第２集電体２１に接着されることなく、第１スペーサ１５に埋め込まれていてもよい。例えば、フィルムを積層又は折り畳むことによって第２集電体２１を形成する場合、フィルム間にセパレータ１３の周縁１３ｅが挟持されてもよい。

また、第２スペーサ１６は、第１集電体２０の端縁２０ｄに接触していてもよい。この場合、第２スペーサ１６と第１集電体２０とは互いに接合されていてもよい。

１…蓄電装置、２…蓄電セル、１１…正極（第１電極）、１２…負極（第２電極）、１３…セパレータ、１５…第１スペーサ、１５ｃ１…対向領域、１６…第２スペーサ、２０…第１集電体、２１…第２集電体、２１ｅ…延長部、２２…正極活物質層（第１活物質層）、２３…負極活物質層（第２活物質層）。

Claims (7)

1. 複数の蓄電セルが積層方向に積層された蓄電装置であって、
   前記蓄電セルは、
   矩形状の第１集電体、及び、前記第１集電体の一方面に設けられた第１活物質層、を有する第１電極と、
   矩形状の第２集電体、及び、前記第２集電体の一方面に設けられた第２活物質層、を有し、前記第２活物質層が前記積層方向において前記第１活物質層と対向するように配置された第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間に配置されたセパレータと、
   前記蓄電セルの積層方向から見て前記第１活物質層及び前記第２活物質層を囲む矩形枠状をなす第１スペーサであって、前記積層方向において前記第１集電体と前記第２集電体との間に形成され、前記第１集電体及び前記第２集電体に接合された前記第１スペーサと、を備え、
   前記積層方向から見て、前記第２集電体の周縁を形成する４辺のうちの少なくとも一対の互いに対向する２辺は、前記第１集電体の周縁よりも外側に突出した延長部を含み、
   複数の前記蓄電セルは、隣り合う一方の前記蓄電セルの前記第１集電体と他方の前記蓄電セルの前記第２集電体とが互いに接触した状態で、前記一方の前記蓄電セルと前記他方の前記蓄電セルとの間に配置された第２スペーサによって互いに接合され、
   前記一方の前記蓄電セルの前記第１スペーサは、前記積層方向において、前記他方の前記蓄電セルの前記延長部に対向する対向領域を含み、
   前記第２スペーサは、前記積層方向において前記一方の前記蓄電セルの前記対向領域と前記他方の前記蓄電セルの前記延長部との間、且つ、前記積層方向から見て前記第１集電体の外側、に配置されている、蓄電装置。
2. 前記積層方向における前記第１スペーサと前記第２スペーサとの合計の厚さは、前記第１活物質層と前記第２活物質層と前記セパレータと前記第１集電体の合計の厚さに等しい、請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記第２スペーサは、可撓性を有する樹脂によって形成されている、請求項１又は２に記載の蓄電装置。
4. 前記第２集電体は、前記積層方向から見て周縁の全周に前記延長部を有し、
   前記第２スペーサは、前記積層方向から見て前記第１集電体を囲むように枠状をなしている、請求項１～３のいずれか一項に記載の蓄電装置。
5. 前記セパレータの周縁は、前記第２集電体に接合されている、請求項１～４のいずれか一項に記載の蓄電装置。
6. 前記第２スペーサは、湿気硬化型の接着剤によって形成されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の蓄電装置。
7. 前記積層方向から見て、前記第１集電体の周縁と前記第２スペーサとは互いに離間している、請求項１～６のいずれか一項に記載の蓄電装置。
   
   

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